JPS609144A - 半導体素子用配線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体素子の配線に関するもので、特に、電
流密度が高いためエレクトロマイグレーションによる断
線が問題となるような配線を対象とする。

〔発明の背景〕

配線の耐エレクトロマイグレーション性を向上させるだ
めの材料については非常に多くの検討がなされている。

その結果例えばアルミニウム若しくはアルミニウム・シ
リコン合金に数％の銅を添加した合金等が発明されてい
る。また熱処理条件等を制御して、よシ適切な結晶粒径
、結晶粒の配向性を有す配線を作製することも可能だが
、素子の他の部分へ与える影響が大きく、実用イ１は非
常に困難である。材料及び製造プロセスが決まれば、配
線の断面積を増して電流密度を下げることが、エレクト
ロマイグレーション起因の不良を防ぐ唯一の方法と考え
られてきた。、この方法では、例えば配線幅を１．５倍
にして、通電寿命が２倍になる程度の効果しかなく、特
に元々幅の広い配線の幅を更に広げることは、他の配線
、素子寺の配置の点で好ましくない。

〔発明の目的〕

そこで配線幅を大幅に増力口させずに、配線の耐エレク
トロマイグレーション性を向上させることを目的とした
。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するための本発明の構成は、ある断面積
を必要とする配線を、よシ小ＦＩｆｒ面積を持つ二本以
上の導体で構成することにある。

細い配線をパターンユング後、熱処理すると、結晶粒の
再配列が進行し、エレクトロマイグレーション寿命が飛
躍的に上昇することがわかった。

この現象は、配線断面積が小さいほど著しく、太い配線
で、この効果を出すためには、より高温、−より長時間
の熱処理が必要である。必要な熱処理条件は、配線幅だ
けでなく、配線材料にも依存する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を、実施例をもって説明する。

実施例　１ アルミニウム・３％鋼・１．５％シリコンで形成した配
線の通電寿命を調べだ。熱酸化膜を形成したシリコン基
板上に、上記の合金を、０．６μｍの厚さに被着した後
、ドライエツチング法で３種類の断面積（Ｓｌ＝０．８
．２．０．３．８μＩＴ＋２）を持つ長さ１００μｍの
配線を作った。この配線に所定の熱処理（２５０，３５
０，４５０，５３０Ｃ，各温度で１時間保つ）をした後
、温度２５０　ＣＸ　電流密度２．５　Ｍ　Ａ／ｃｍ　
２で通電し、断線までの寿命を測定した。結果全第１図
に示す。１５０Ｃの位置に示されているのは、蒸着した
だけで、熱処理を経てない配線の寿命である。

熱処理温度が低い（３５０ｃ以下）場合、配線寿命は、
その断面積と正の相関を持っているが、４５０Ｃ以上ノ
熱処ｉｆ、断面積Ｓ＝０．８μｍ２の配線の寿命が急速
に延び、断面積の大きいものの寿命を゛越えることがわ
かる。

実施例　２ 実施例１と同様の材料、方法で作製した、次のような配
線を、−５００Ｃで１時１川熱処理し、通電寿命”を・
測定した。配線は、Ａ：幅１０μｍの１本の配線、Ｂ：
幅２μｍの配線を１μｍの間隔で５本並列にし、断面積
１０μｍ２としたもの、ｃ：１隔２μｍの配線を１μｍ
の間隔で３本並列にし、断面積６μｍ２としたもの、の
３樺類である。各配線に、２５０Ｃで、１５０ｍＡの戒
流を流し、寿命を測定した。結果を下表に示す。

ていることがわかる。

本実験では、Ｂ、Ｃの細い配線の間隔ケ１μｍとしたが
、この間隔は加工技術の、改良で更に狭くできるため、
配線・項域の面積を大幅に増加させずにこの効果を得る
ことが可能である。

今回用いた、アルミニウム・３％鋼・１．５％シリコン
では、５００Ｃで１時間の熱処理が必要であったが、銅
、シリコンの濃度を下げることにより、より低温で同等
の効果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明により、眠気的特性の艮好な半導体用配線が得ら
れ、工業的利用分野を拡大させた点極めて効あるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するための３種類の断面積を持
つ配線の通電寿命の、熱処理温度に対する依存性を示し
た特性図である。 第　１　目 ＋００２００　３００　４００　５００　６００漬度　
（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ある断面積を必要とする配線を、より小断面積を持つ二
   本以上の導体で構成することを特徴とする半導体素子用
   配線。